Organická chemie
Hmotnostní spektrometrie má v organické chemii zásadní význam. O její užitečnosti v chemické analýze bylo pojednáno již dříve při popisu vhodných experimentálních technik. Stejné techniky lze použít při určování struktury složitých molekul, ale snad ještě větší hodnotu pro takovou práci mají měření s vysokým rozlišením.
S hmotnostním spektrometrem s vysokým rozlišením je možné provádět měření hmotnosti molekulového iontu (nebo jakéhokoli jiného iontu ve spektru) s přesností přibližně jedna ku milionu. Tato hmotnost poskytuje nejlepší ukazatel pro určení iontových vzorců. Přesné hmotnosti iontů C6H12+ a C4H4O2+ jsou například 84,0939 a 84,0211 a tyto ionty lze snadno rozlišit pouze na základě jejich hmotností. Jakmile je znám molekulový vzorec, je možné odvodit celkový počet kruhů a dvojných vazeb tvořících molekulovou strukturu a začít spekulovat o možných strukturních vzorcích. Aby bylo možné odvodit strukturní vzorce z molekulových vzorců, je nezbytné studovat fragmentární ionty v hmotnostním spektru. Zatím není možné definitivně předpovědět vzorce fragmentace organických molekul, ale je známo mnoho poloempirických pravidel fragmentace a obvykle je možné ve spektru vytipovat píky, které jsou charakteristické pro určité chemické skupiny. Tato technika je cenná tím, že k odvození úplné nebo částečné struktury není zpravidla nutné znát žádné podrobnosti o složení neznámé sloučeniny. K analýze je zapotřebí pouze malé množství sloučeniny, sto mikrogramů nebo méně.
Pomocí počítače spojeného s hmotnostním spektrometrem s vysokým rozlišením lze vykreslit přibližně 1 000 hmotnostních píků za minutu při rozlišovací schopnosti až 20 000, u každého píku lze provést přesná měření a vytisknout výšky píků a složení iontů ve formě „mapy prvků“, která pomáhá při interpretaci spektra. Je také možné, aby počítač provedl mnoho logických kroků při redukci dat, které vedou k objasnění struktury.
K identifikaci a měření množství meziproduktů vzniklých během reakce v závislosti na čase bylo použito kontinuální vzorkování materiálů obsažených v reakční nádobě s následnou analýzou pomocí hmotnostního spektrometru. Tento druh analýzy je důležitý jak pro naznačení mechanismu, kterým probíhá celková reakce, tak pro umožnění detailního rozlišení kinetiky reakcí.
Izotopové značení se v těchto studiích široce používá. Může ukázat, které konkrétní atomy se reakce účastní; u reakcí přeskupení může ukázat, zda se jedná o intramolekulární nebo intermolekulární proces; u reakcí výměny může ukázat, že se mezi reagujícími druhy vyměňují konkrétní atomy např. vodíku. Značení se také široce používá v hmotnostně-spektrometrickém výzkumu, aby poskytlo informace o fragmentačních reakcích probíhajících v hmotnostním spektrometru.
Mezi oblasti zkoumání, které využívají hmotnostní spektrometrii, patří studium struktury bílkovin, metabolismu léčiv, chuti a vůně, ropy a petrochemikálií, organických fosilií, dědičných metabolických onemocnění, atmosféry a dýchacích plynů a mnoha dalších vysoce specializovaných témat.